После того, как три года назад к нам прилетел Челябинский метеорит, человечество забеспокоилось. «Хм, — подумалось нам, — а ведь в любой момент может прилететь камешек и побольше, и последствия не исключены самые апокалиптические». Угрожает ли Земле сегодня что-нибудь из космоса и самое главное — сумеем ли предотвратить катастрофу?
Об этом на лекции в Большом новосибирском планетарии, состоявшейся в рамках Дней науки, рассказал директор обсерватории Иркутского государственного университета, старший научный сотрудник Института солнечно-земной физики СО РАН доктор физико-математических наук Сергей Арктурович Язев.
«Отношение к проблеме астероидной опасности разное. Есть люди, считающие: все это чепуха, и ученые просто хотят выбить себе деньги у государства, а на самом деле на нас тысячу лет ничего не падало и еще тысячу — не упадет. Другие же, наоборот, уверены: конец света — буквально завтра, и с этим срочно надо что-то делать», — начал лектор.
Земля — принципиально открытая система. На нашу планету поступает извне и поток вещества, и поток излучения космического происхождения — бывали времена, когда он был гораздо сильнее, чем сейчас. На ранних этапах ее формирования, около 4,5 миллиардов лет назад этот фактор был важным и чуть ли ни определяющим. Предполагается, что Земля построена из конгломерата крупных тел с размерами порядка сотен километров.
Основная теория, существующая на сегодняшний день, утверждает: за первые 100 миллионов лет своего существования наша планета набрала до 90% всей массы. В те времена между орбитами Венеры и Марса двигались сотни тел огромных размеров. Они ударялись друг о друга, плавились. Более тяжелые, металлические частицы стекали к центру, а более легкие, силикатные выдавливались ближе к поверхности. Видимо, так и получилось железное ядро и оболочки — мантия и кора. Интересно, что кусочки этого вещества, из которого когда-то были построены верхние структуры Земли, сохранились до сих пор — в тех самых гостях из космоса. В составе каменных метеоритов оказывается примерно 1% летучих веществ: чуть-чуть воды, немного органики, газов. Если посчитать, сколько всего нападало на поверхность Земли за миллиарды лет, то оказывается, вполне можно объяснить, откуда взялся, например, океан.
За последние четыре миллиарда лет все, что могло столкнуться — столкнулось. За этот срок на нашу планету упало не более полуметра вещества. То есть, потенциально «неустойчивых» объектов в Солнечной системе осталось мало.
Если посмотреть на небесные тела, окружающие нашу планету, можно увидеть на их поверхности следы последних бомбардировок, которые сохранились до сегодняшнего дня. Возьмем, например, самую ближнюю соседку — Луну. На ней буквально нет живого места, одни сплошные кратеры. Размер одного из них — около 30 км, другого импактного бассейна — 1, 5 тысячи км. Это значит, что на лунную поверхность когда-то падали очень крупные и мощные небесные тела. Удары были такой силы, что огромное количество вещества выбрасывалось в космическое пространство, потом всё это снова «возвращалось» на поверхность Луны.
«Конечно, не стоит думать, что удары шли один за другим, между ними могли проходить тысячи лет», — говорит Сергей Арктурович.
Все эти страшные и по силе, и по мощи бомбардировки происходили в абсолютной тишине, ведь в космосе нет звуков.
Лава застывала, образуя огромные темные равнины — лунные моря. Они и сейчас прекрасно видны на поверхности этого спутника даже невооруженным глазом. Поскольку там нет воды, не дует ветер, кратеры сохраняются миллионы лет. Совсем рядом с Луной находилась наша Земля. И это значит, что по ней точно так же и даже в больших количествах били падающие астероиды.
Следы бомбардировок сохранились и на других планетах, даже на Марсе, где есть слабая атмосфера и гуляют ветра. Когда-то от страшного удара растрескался лед, покрывающий спутник Юпитера Каллисто, и эти трещины мы видим на диаметре почти полутора тысяч километров. Вмятины от астероидов заметны и на совсем небольших небесных телах, например, на спутнике Марса Фобосе, имеющем диаметр менее 30 км, и даже на поверхности маленьких ядер комет. «Поэтому, когда мы задаем вопрос, падали ли в прошлом небесные тела на Землю, ответ однозначный — безусловно, да», — комментирует ученый.
Теперь посмотрим на астроблемы — звездные раны на оболочке Земли. Если взглянуть на карту их расположения, может показаться, что тот, кто кидался камнями из космоса, больше целился в Северную Америку и Европу. Ответ на эту загадку весьма прост: там территория хорошо обследована и, соответственно, найти метеорит гораздо легче, чем например, на диких пространствах Сибири. Также неизвестно, сколько всего нападало в океан. В нем под иногда многокилометровом слоем осадочных пород скрыто немало древних кратеров.
Самая крупная астроблема на территории современной России — Попигайская. Диаметр ее равен 100 км. Геологи говорят, что она появилась около 36 миллионов лет назад, когда примерно пятикилометровый астероид ударил по северной Сибири. Геофизик Сергей Алексеевич Вишневский обратил внимание: почему-то около Попигайского кратера много месторождений мелких технических алмазов. Предполагается, что под невероятным по мощности давлением, которое сопровождало падение небесного тела, изменил свою форму углерод.
Самый известный на сегодняшний день кратер находится в Северной Америке. Его возраст — около 65 миллионов лет. Кольцевая структура в диаметре достигает 180 км. После страшного удара по поверхности Земли куски породы размером с автомобиль были выброшены отсюда на расстояние в сотни километров. Ученые говорят, что вследствие этого должен был произойти практически настоящий апокалипсис: цунами с высотой волны до 2000 метров, пожары на больших площадях, вызванные мощнейшей вспышкой, огромное количество вещества, выброшенного в атмосферу Земли и загородившего путь солнечным лучам. По расчетам, все это должно было привести к похолоданию на нашей планете на десятки градусов, вымерзанию растительности и замерзанию водоемов. По несчастливому совпадению, в том месте, куда ударил астероид, находилось месторождение серы. А значит, соединения этого вещества были выброшены в атмосферу, и по всей Земле прошли серно-кислотные дожди. Есть исследователи, утверждающие, что в результате катастрофы погибло до 95% всей биосферы Земли. А некоторые уверены: именно благодаря удару этого астероида, размер которого достигал примерно десяти км, 65 миллионов лет назад исчезли динозавры.
«Возможно ли повторение катастрофы? Посмотрим на расположение астероидов в Солнечной системе. Сегодня известно около 700 тысяч безопасных. Они никогда не столкнутся с Землей. Но есть другие, двигающиеся по вытянутым траекториям, некоторые из них иногда пересекают орбиту нашей планеты, и это значит, они могут когда-нибудь с ней встретиться», — говорит Сергей Арктурович.
Существуют понятия «потенциально опасные объекты» — небесные тела, приближающиеся к нашей планете ближе, чем на 7,5 миллионов километров — и «угрожающие» (имеющие высокую вероятность столкновения с Землей). На сегодняшний день последних не обнаружено.
По состоянию на 6 февраля, астероидов, сближающихся с Землей, открыто 13812, в том числе с диаметром больше 1 км — 879. Каждый день обнаруживается в среднем четыре штуки.
Давайте разберемся, что в космическом пространстве потенциально может с нами сталкиваться? Во-первых, это пылинки. В нашей Солнечной системе присутствует огромное состоящее из них облако, плотность там очень низкая — буквально несколько частичек в одном кубическом километре. Основными «запылителями» выступают кометы. Когда их ядра разрушаются, частицы выбрасываются в хвосты, которые потом рассеиваются по всему пространству.
Во-вторых, метеороиды — этим недавно введенным понятием обозначаются камешки размером с булыжник (не больше двух-трех сантиметров). Примечательно, но иногда мы можем разглядеть их с расстояния в сотню километров. «Дело в том, что из-за трения метеороид вызывает сильное «сияние» на большой высоте, — объясняет Сергей Язев. — В результате светится трубка из воздуха длиной во многие километры и диаметром несколько десятков метров. Когда мы это видим, то обычно говорим: «Звезда упала! Давайте загадаем желание». Хотя падает совсем не звезда. Астрономы называют такие явления «метеоры» — свечение, связанное со сгоранием космической частицы. Иногда это сгорают спускаемые космические корабли». Изредка бывает, что небесное тело влетает в атмосферу, рикошетит от ее низших слоев и выходит обратно в космос».
Если размеры астероида от полуметра и больше, то он сгорает не весь, а с малой скоростью долетает до поверхности Земли. Например, в Намибии лежит железный метеорит весом почти в 60 тонн. В сентябре 2002 года в Иркутской области упал каменный метеорит Витимский. Следующим летом ученые, приехав на место падения, обратили внимание на то, как поработала ударная волна: у лиственниц поотрывало верхушки деревьев. На высоте около 30 км небесное тело рассыпалось на множество мелких частиц. Потом московские коллеги оценили: пока оно летело в атмосфере, выделилась энергия, эквивалентная взрыву 2300 тонн тротила. По мощности это соответствует тактическому ядерному заряду. Хорошо, что чудовищная энергия кинетического движения выходила не в одном месте, а в на протяжении 50 километров.
Утром 15 февраля 2013 года в атмосферу Земли вошло небесное тело, которое имело размеры около 17 метров, весило около 10 тысяч тонн и двигалось со скоростью примерно 19 км/c. Траектория падения проходила примерно в 40 км от миллионного города. Яркость свечения была больше, чем у Солнца. Выделившаяся кинетическая энергия соответствовала 500 тысячам тонн тротила. Как вы уже догадались, это был Челябинский метеорит. Из-за трения об атмосферу космическое тело развалилось на огромное количество фрагментов. И это нас спасло. Впервые в истории человечества с такой подробностью было зафиксировано падение метеорита. Примерно через четыре минуты (скорость звука гораздо меньше, чем скорость света) пришла ударная волна, выбившая стекла и принесшая ущерб примерно на миллиард рублей. На сегодняшний день найдены сотни тысяч кусочков этого небесного тела. Самый большой пробил полынью во льду на озере Чебаркуль, и примерно через полгода специальная экспедиция подняла со дна камень, весивший 500 кг.
А что, если «пришелец из космоса» будет еще больше? Тут вспоминают о Тунгусском космическом теле, которое неверно называют метеоритом. Последние падают на поверхность Земли. От тунгусского же до сих пор не нашли ни одного кусочка. Ученые предполагают: это все-таки было ледяное ядро кометы, на высоте примерно 10 км над землей превратившееся просто в клуб огненного пара. Такое развитие событий не кончилось катастрофой, но тоже не осталось без последствий: на площади более двух тысяч квадратных километров, над которой произошел взрыв, до сих пор еще догнивают поваленные ударной волной деревья, хотя прошло уже более ста лет.
В скалистых грунтах Аризоны находится знаменитый кратер (он имеет разные названия — «Метеор», «Каньон Дьявола» и другие), образовавшийся около 50 тысяч лет назад. Диаметр его 1200 метров, глубина — 170 метров. Считается, что взрыв при ударе железного метеорита соответствовал мощности почти 200 миллионов тонн тротила.
Если размер свалившегося на Землю небесного тела более километра, то последствия будут поражающими — и ударная волна, и цунами. Все, как 65 миллионов лет назад. Однажды в Институте астрономии РАН произвели расчет: что произойдет, если на дно океана упадет километровый астероид? Оказывается, вода всплеснется на высоту 18 километров. Заметим, во время цунами в Японии, разрушившего «Фукусиму», высота волны достигала всего лишь 12 метров.
«Если же размер столкнувшегося с Землей метеорита будет больше 10 тысяч километров, нашей цивилизации придет конец», — говорит Сергей Язев.
Насколько часты столкновения планет Солнечной системы с крупными телами? Несмотря на то, что последние четыре тысячи лет они происходят редко, некоторые из них ученые все же успели пронаблюдать. Например, в 1994 году комета Шумейкера-Леви «встретилась» с Юпитером.
Раньше небесных тел, пролетающих вблизи Земли, было известно мало. За последние годы их количество значительно увеличилось — не потому, что возросло число самих метеоритов, а из-за улучшения технических возможностей: около 2000 года появились новые телескопы, позволяющие рассматривать маленькие небесные тела. Буквально за 15 лет ученые обнаружили более 13 тысяч ранее неизвестных объектов, пролетавших вблизи Земли. Хотя огромных, с размерами больше километра, с каждым годом открывают все меньше. Считается, что не известно еще около 20 тысяч штук метеоритов, пролетающих вблизи Земли, с размерами больше 140 метров, более 50 метров – более двухсот тысяч.
«Когда в 2004 году был открыт астероид Апофис, засечки показали, что он летит прямо к Земле. Как уточнить? В Америке — день, в Европе — плохая погода, единственная подходящая обсерватория в Приэльбрусье, на высоте 3000 метров. Звонят туда. Наш коллега Александр Викторович Сергеев в это время находится в поселке Терскол, километром ниже. И он ночью, через огромные сугробы (зимой в этих краях три-четыре метра снега) бежит в гору. Добирается до телескопа, уточняет орбиту, ура! — астероид летит мимо», — рассказывает Сергей Язев.
В 2029 году Апофис (его размеры точно неизвестны, предположительно — 2000-3000 метров) пройдет в опасной близости от Земли, а в 2036-м сближение повторится. Но столкновения не будет. Самое маленькое расстояние, на которое подберется Апофис — 36 тысяч километров, самое далекое — 39. На сегодняшний день он вычеркнут из списка угрожающих Земле объектов.
В телескоп видно: вокруг нашей планеты все время что-то летает — спутники, кометы. Оказывается, раньше мы этого и не знали. 2013-й год был первым, когда открыли более тысячи ранее неизвестных науке небесных тел. По состоянию на 6 февраля в 2016 году уже обнаружено более 200 новых астероидов.
«На сегодняшний день ни один из известных объектов не угрожает Земле. Но что я могу знать о том, что мы откроем в следующую пятницу?» — говорит ученый.
Конечно, такая угроза не должна застать человечество врасплох. Чтобы можно было узнать о ней задолго, в мире сейчас вводится система телескопов Pan-STARRS с диаметром зеркал примерно 1,8 метров, огромными полями зрения и матрицами с почти полутора миллиардами пикселей. Также в США создают восьмиметровое зеркало, с помощью которого можно будет просмотреть все небо за три дня. Даже мелкие объекты мы тогда сможем обнаружить за годы до их приближения к Земле. Работы уже идут полным ходом. Предполагается, что объект войдет в строй в начале 2020-х годов.
За всю историю всего два раза удалось предсказать столкновение Земли с маленьким астероидом — в 2008-м и 2014-м годах.
«Сейчас у нас сейчас нет ничего, что могло бы перехватывать или уничтожать астероиды, — говорит Сергей Язев. — Идеи предлагаются самые разные: ударить другим небесным телом или тяжелым спутником, притянуть и отклонить с помощью спутника в сторону, взорвать что-то на поверхности метеорита, чтобы его отбросило, поставить на него двигатели или парус. Но таких систем на сегодняшний день пока нет. Подобные эксперименты только-только начинаются. Вывод: проблема защиты от астероидной опасности в настоящее время не решена. Только после падения Челябинского метеорита многие специалисты и (самое главное!) политики поняли: с этим всем надо что-то делать».
В то же время Сергей Арктурович успокаивает: вероятность падения метеорита очень маленькая, гораздо ниже вероятности погибнуть в результате автомобильной катастрофы, но, тем не менее, она существует, и надо всерьез об этом думать. Возможно, когда-нибудь космонавтика и астрономия нас спасут, если, конечно, мы не будем пренебрегать такого рода исследованиями.
Диана Хомякова
Фото из открытых источников
